铜排是一种大电流导电产品,不仅适用于高低压电器、配电设备等方面,而且广泛地应用于金属冶炼、电化电镀、化工烧碱等超大电流电解冶炼工程。目前,生产铜排的主要方法有轧制法和普通挤压法。这两种工艺生产流程长、工序复杂、能耗大、材料利用率低、产品质量难于控制。连续挤压技术设备投资少,生产效率高,是一种生产铜排的理想方法。大宽厚比、大扩展比铜排的连续挤压不仅对模具设计和挤压设备提出了更高的要求,而且其是大型壁板连续挤压的基础。鉴于目前对铜排连续挤压的理论分析主要集中在有限元模拟方面,而塑性力学分析文献较少的情况,本文对铜排连续挤压的力能进行了塑性力学分析。本文在分析铜排连续挤压金属变形规律的基础上,通过对实际金属变形规律的总结和归纳,采用工程法对铜排连续挤压的力能进行了分析,经推导得到了铜排连续挤压模腔入口处的挤压应力与产品规格及模具参数关系的数学表达式。通过对平面变形上限元法基本公式的归纳和推导,采用上限元法对铜排连续挤压力进行了上限分析,得到了扩展模腔入口挤压应力随产品规格及扩展比、宽厚比和模具参数的变化规律。同时,采用上限元法对一定模腔出口速度下金属扩展流动规律进行了研究。结合已有文献中连续挤压轮槽变形区的金属变形规律,考虑到溢余及“堵头”对挤压功率的影响,得到了生产一定规格铜排连续挤压功率的解析表达式。工程法和上限元法的计算结果表明模腔入口处的挤压应力随着扩展比和宽厚比的增大而增大,减小挤压模具定径带长度、增大阻流角度有利于挤压应力的减小。上限元法对扩展模腔中金属流动的分析表明随着摩擦因子的增大,会减小扩展模腔中金属的横向流动能力。此外,本文将铜排连续挤压力工程法和上限元法的计算结果与实验进行了对比,两者误差皆小于15%,能够满足实际应用的需要,并以此为基础分析了大宽厚比、大扩展比铜排连续挤压过程中出现的“堵头”断裂、模腔局部塑形变形等问题。铜排连续挤压的塑形力学分析得到了模腔入口处挤压应力的表达式和上限解,不仅有望为其挤压模具设计和设备选择提供理论支持,还可为大型壁板的连续挤压技术提供参考。不同情况下上限元单元间剪切功率、单元与模具间摩擦功率公式的推导亦可为采用UBET求解其它平面应变问题提供参考。